大连工业大学学科简介：化学工程与技术

大连工业大学学科简介：化学工程与技术

  （一）学科概况

  化学工程与技术是一门揭示物质转化过程中物质的组成、聚集状态和功能变化的科学规律和工程原理的工程科学，为化学工业及相关产业的技术创新、装备设计和过程优化控制提供工程科学理论和方法。

  人类利用化学反应创制新物质的活动可追溯到古代的炼丹、冶炼、酿造、染色和火yao等，随后逐步形成规模化制造人类衣食住行所需物质的化学工业。1888年，Norton在美国麻省理工学院（MIT）设立化学工程的学士学位课程体系，标志着化学工程学科的诞生。1901年，第一部化工手册问世，孕育了“单元操作”的思想。1915 年，Little在MIT提出“单元操作”的概念，将化工生产过程所用的技术按照其原理分类归纳为“单元操作”，通过揭示其所遵循的工程原理和规律应用于改进单元技术和装备，提升化工生产效率，由此形成了化学工程学科的基本知识架构。1923年，MIT教授Walker、Lewis和McAdams出版《Principles of Chemical Engineering》教材，全面阐述了单元操作的理论和方法。1935年，美国学者Groggins将此概念延伸至化学反应过程，提出了“有机合成中的单元过程”。此后，化学工程与技术学科的研究内容不断丰富，化学工艺和工业催化学科方向逐步形成，应用化学为化工产品、工艺和技术创新提供化学新原理和新知识。第二次世界大战对抗生素的巨大需求催生了以研究生物活性物质工业化生产为目标的生物化工学科。

  1960年，美国威斯康星大学教授Bird、Stewart和Lightfoot所著的《Transport Phenomena》出版，阐明了“单元操作”过程遵循的动量、热量和质量传递原理与共性规律（即“三传”规律），为化工技术创新和设备放大提供了理论指导和科学工具；化工传递理论促进了化学反应工程理论和方法的建立，服务于化学反应器的设计和放大，为化学工业的大规模高效生产和安全运行提供理论支撑。传递过程原理和化学反应工程所构成的“三传一反”奠定了“化学工程学科的基本科学原理”，形成了学科的基本知识体系，确立了本学科在过程工业中的基础学科地位。计算机技术发展促进了化工系统工程方向的形成，为现代大型化工企业的高效安全生产提供了技术支撑。20世纪90年代以来，化工与生物、材料、信息等交叉融合，出现了多尺度理论、化工过程强化和产品工程等新方向。

  展望未来，化学工程和技术学科通过与人工智能、合成生物学和纳米技术等前沿学科交叉，一方面推进整个过程工业的绿色、高效、安全和产品高值化，促进循环经济发展；另一方面服务能源、资源、环境、农业等领域和生物医药、新材料和芯片等战略新兴产业。化学工程与技术学科将在服务社会发展中不断拓展与进步。

  （二）学科内涵

  1．研究对象

  化学工程与技术学科的核心内涵是研究物质的合成以及物质、能量转化的过程与技术，以提供技术最先进、经济最合理的原理、方法、设备和工艺为目标，其主要研究对象包括：以能源和资源开发及高效利用为目标的化学工程与技术；以产品工程为导向的新物质、新材料和新功能的开发与应用为目标的化学工程与技术；以物质合成与转化过程中的绿色化、可持续发展为目标的化学工程与技术。

  2．学科理论

  化学工程与技术学科以化学、物理学、数学和生物学等为自然科学基础，以化工热力学、传递过程原理、化学反应工程、化工系统工程为化工科学基础，融合生物、材料和信息等学科的相关理论和方法，服务化工和相关过程工业的产品、工艺、技术和装备创新和应用。

  3．知识基础

  化学工程和技术所涉及的知识基础包括：化工科学基础、自然科学基础（数学、化学、物理、生物等）、工程技术基础（机械、电子电气、土木、材料、信息等）、经管和人文社科基础。所培养的人才具有发现、分析和创新性地解决复杂工程技术问题的能力，并能够将研究成果应用于生产实践。

  （三）学科范围

  化学工程与技术学科设有化学工程、化学工艺、生物化工、应用化学、工业催化5个二级学科方向。另外，国务院学位委员会第八届“化学工程与技术”学科评议组建议增设分子化工、材料化工、能源化工3个指导性自设二级学科。

  1．化学工程

  化学工程是研究以化学工业为典型代表的过程工业中相关化学过程和物理过程的科学原理和共性规律，以解决过程及其装置的模拟、设计、放大、操作及优化控制的理论和方法等问题。主要研究内容包括：化工热力学、化工传递过程、分离工程、化学反应工程、过程系统与控制工程、过程工业复杂体系预测、过程工业大数据技术及机器学习、化工安全生产、化工过程设计、装备设计与腐蚀防护及化工伦理等科学、工程和技术问题，发展过程工程科学的新理论、新方法和新技术，以指导化工过程及工艺开发、装置设计和工艺技术迭代升级。

  2．化学工艺

  化学工艺是研究将石油、煤、天然气、页岩气、生物质、空气、水及各类矿物质原料经过化学反应转变为产品的工业生产流程和技术，主要服务产业包括石油与天然气化工、煤化工、基本有机化工、无机化工、冶金化工、高分子化工等。主要研究内容包括：原料的选择与预处理、催化剂创制与化学反应网络构建、资源综合利用与过程绿色化等。

  3．生物化工

  生物化工是生物学、化学、化学工程等多学科组成的交叉学科，研究有生物体或生物活性物质参与的反应和分离过程的基本理论和工程技术，服务化学品绿色生产以及生物技术在资源、能源、食品、健康和环境中的应用。主要研究内容包括：工业生物催化剂的构建、合成生物学方法与技术、生物反应和分离技术与装备、生物活性物质加工以及生物法生产化学品新工艺等。

  4．应用化学

  应用化学是研究将化学新知识和新发现转化为新型功能化学品并拓展其应用的学科。本学科以化学、化学工程和化学工艺等知识为基础，解决功能性化学品设计和生产所涉及的关键理论和方法，丰富和创新化工产品，服务高端制造业和战略性新兴产业。主要研究内容包括：精细化学品、专用化学品、功能化学品等的分子结构设计、配方设计、工程化制备原理和技术。

  5．工业催化

  工业催化以研究化学工业为代表的过程工业中的催化科学与技术为核心，利用催化原理等基础知识，综合运用现代谱学与表征评价方法，以创制催化新材料和发现新催化反应为途径，为工业催化剂、催化反应工艺与反应器的研发提供理论基础和技术支持。主要研究内容包括：工业化学过程的相关催化材料与催化剂、催化作用原理、催化反应工程、催化过程开发、催化剂的工业化制备等。

  6．分子化工

  分子化工聚焦微纳尺度下分子传递－反应过程的核心问题，研究纳微尺度化工过程中分子及其聚集体的流动、传递、反应机制与调控规律，形成从分子到纳微尺度向宏观尺度递延的跨尺度化学工程理论学科体系，为化工技术创新和过程强化、提高过程本质安全提供新科学原理和技术方法。主要研究内容包括：纳微尺度直至分子尺度的物质原位观测与分析、基于大数据与人工智能的分子/过程模拟及材料设计、分子反应工程、分子辨识分离工程、过程强化新途径与智能系统集成等。

  7．材料化工

  材料化工是化工与材料的交叉学科，研究生物材料、高分子材料和无机材料及其复合材料制备及成型加工过程的新原理和新技术，为新材料创制和工程化放大提供工程原理与技术支撑。主要研究内容包括：聚合技术及聚合反应工程、聚合物非牛顿流体加工过程的传递现象、材料制备及表征新原理和新技术、材料微结构与表面性质调控新技术、多相结构材料的形成及调控技术、复合材料与界面调控、生物医学材料创制及其应用等。

  8．能源化工

  能源化工是为适应国家可持续发展的要求，面向化石能源和新能源，揭示形成能源产品属性间的转化、存储与利用的反应机理与过程原理， 建立并推动能源低碳化与新能源的工程与技术进步，促进我国新能源体系的建设与双碳目标的实现。主要研究内容包括化石能源的高效清洁化利用与工程技术、生物质能源转化与工程化、氢能工程与应用新技术、地热利用和固废利用等。

  （四）培养目标

  1．硕士学位

  具有扎实的化学工程与技术理论和专业知识，了解化工产业发展现状和趋势及所从事研究方向的学术前沿，掌握化工和相关领域的研究方法和实验技术，能够独立开展研究工作。硕士论文选题面向化工和相关产业需求，成果具有创新性。硕士毕业生具备从事科学研究、技术开发和应用研究的基本能力，学风严谨，掌握一门外国语，能够胜任化工及相关产业和科研机构的研发、运行和管理等工作。

  2．博士学位

  具有坚实的化学工程与技术理论基础和专业知识，了解化工产业发展现状和趋势及其所从事研究方向的学术前沿，具备多学科解决工程技术问题的能力。博士论文选题面向化工学科和产业需求，具有重要的理论意义和应用前景，成果具有创新性。博士毕业生具备独立从事科学研究工作能力，学风严谨，熟练掌握一门外语，能高水平地完成教学、科研、技术开发和管理工作。

  （五）相关学科

  化学、环境科学与工程、材料科学与工程、轻工技术与工程、生物工程、食品科学与工程、机械工程、电子科学与技术、电气工程、系统科学、控制科学与工程等。